Система использует интеллектуальные датчики для прогнозирования движения, отслеживая электрическую активность мышц.
Команда Пекинского института машин и оборудования, китайской версии Лаборатории реактивного движения НАСА, работает над костюмом-экзоскелетом для астронавтов, оснащенным интеллектуальными датчиками, которые помогут увеличить силу и подвижность. Исследователи отмечают, что умные датчики могут предсказывать движения, отслеживая электрические сигналы в мышцах человека. Точность этих предсказаний составила более 90%, что выше, чем у аналогичного экзоскелета для астронавтов, разработанного НАСА десять лет назад.
Команда, возглавляемая старшим инженером Ху Юаньюанем, сообщила о своем прогрессе в создании экзоскелета в китайском рецензируемом журнале Manned Spaceflight в июне. В документе они заявили, что интеллектуальные датчики позволят системе экзоскелета реагировать на намерения пользователя «в течение 0,1 секунды — достаточно, чтобы удовлетворить практические потребности космонавтов и обеспечить помощь по требованию».
Традиционные скафандры имеют высокое сопротивление суставов, что ограничивает движения.
Команда говорит, что экзоскелеты могут улучшить ситуацию, но используемые ими датчики обычно не работают в условиях низкой гравитации. Роботизированный экзоскелет НАСА X1 использует шарнирный энкодер в качестве датчика намерения движения, который «имеет очевидную задержку отклика, которая наносит ущерб пользовательскому опыту.
Сроки оказания помощи при использовании экзоскелета важны с точки зрения его полезности, так как промедление может иметь обратный эффект и увеличить нагрузку на суставы.
Но сделать это правильно непросто — например, голеностопный сустав концентрирует усилие только в середине цикла в одном шаге, и экзоскелет должен срабатывать в этот момент, чтобы оказать помощь.
С этой целью Ху и его команда разработали систему для мониторинга сигналов электромиограммы или электрической активности мышц во время движения. Эти сигналы возникают перед движением в суставе и могут указывать на намерение движения.
Система использует алгоритм для измерения сигналов и точного прогнозирования начальной точки намерения движения. Он имеет гибкие датчики — электродную решетку 4x4 — которые располагаются ближе к телу, чем плоские электроды.
По словам команды, при тестировании в условиях низкой гравитации система достигла беспрецедентной точности 94,2% в оценке намерения движения и фактического движения, что указывает на то, что она может обеспечивать обратную связь почти в реальном времени.
— Результаты показывают, что этот метод может поддерживать совместное управление человеком и машиной, — сказал Ху в статье.
В более ранней статье, опубликованной в апреле, команда сообщила, что экзоскелет улучшил эффективность двигательных функций во время тестирования, а также может работать дольше после тонкой настройки алгоритма системы.
— Носимость и интеграция [сенсорной] системы с экзоскелетом останутся в центре нашего исследования, — Ху сказал в июньской статье.
Три китайских астронавта в настоящее время находятся в шестимесячной миссии на новой космической станции страны Тяньгун, чтобы завершить монтажные работы. Это часть космической программы, которая включает в себя планы по работе астронавтов на лунной базе, сбору лунных образцов и обслуживанию космического телескопа — задачи, которые можно выполнить с помощью экзоскелетов.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен